諧振變換及數(shù)字化控制技術(shù)在加速器中的應(yīng)用.pdf

1、粒子加速器中使用的電源種類很多，這些電源多采用PWM控制方式下的斬波器變換結(jié)構(gòu)。加速器對(duì)電源穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能及可維護(hù)性有很高的要求，隨著技術(shù)的進(jìn)步，老的PWM電源模擬控制電路逐漸被數(shù)字控制電路代替，并成功應(yīng)用于許多國(guó)內(nèi)外加速器中。
　　諧振電源技術(shù)目前得到了很好的發(fā)展，它的優(yōu)勢(shì)和特性很適合應(yīng)用到加速器中小功率電源中。本論文嘗試將諧振功率變換電路及高分辨率數(shù)字化控制技術(shù)引入到加速器電源中。同時(shí)對(duì)諧振電源的幾種重要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，分

2、析了諧振電源在加速器中應(yīng)用的可能性。
　　數(shù)字化諧振電源需要高分辨的頻率控制電路、簡(jiǎn)化的外圍電路設(shè)計(jì)。我們對(duì)市場(chǎng)上眾多數(shù)字控制芯片做出合理的篩選后，選擇了Ti公司的DSP芯片TMS320F28335作為數(shù)字電源控制器的核心處理芯片。根據(jù)加速器電源對(duì)穩(wěn)定性的嚴(yán)格要求，選用了18位的AD7690做為電源的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。同時(shí)對(duì)AD轉(zhuǎn)換核心電路增添了恒溫控制系統(tǒng)，改善了AD轉(zhuǎn)換電路的工作環(huán)境。設(shè)計(jì)了本地和遙控下的人機(jī)交互界面。研制出了一套

3、FM型DSP數(shù)字控制器卡和高精度的AD數(shù)據(jù)采集卡用于諧振電源的控制。通過大量工作努力提高諧振電源頻率調(diào)整分辨率，用DDS芯片AD9851以1Hz步長(zhǎng)分辨率調(diào)整電源的開關(guān)頻率信號(hào)，取得了一定的效果。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，將諧振變換技術(shù)及高精度FM數(shù)字控制電路應(yīng)用到電子槍高壓電源及速調(diào)管聚焦穩(wěn)流電源中，達(dá)到了設(shè)計(jì)效果，說明了該技術(shù)應(yīng)用于加速器中的可行性。其中50kV/5mA的加速器電子槍高壓電源采用并聯(lián)諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電流耦合變壓器;35

4、A/35V聚焦穩(wěn)流電源采用了串聯(lián)諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　研究了SRC串聯(lián)、PRC并聯(lián)、LCC串并聯(lián)、LLC串并聯(lián)四種重要的諧振電源在不加濾波電感情況下的工作原理及電壓、電流控制特性，分析了它們的正弦穩(wěn)態(tài)特性并建立它們的基波等效電路。用兩種方法對(duì)諧振電源建立模型。1.線性化近似諧振電源標(biāo)稱工作頻率點(diǎn)附近的頻率電壓控制曲線，獲取開關(guān)信號(hào)調(diào)整周期和電源輸出電壓之間的表達(dá)式，以此建立諧振電源模型。通過仿真驗(yàn)證這種方法的可行性;2.使用擴(kuò)展函數(shù)